ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения технологической разработки.

Способ термоциклической обработки высокохромистой инструментальной стали

на вторичную твердость, включает многократный нагрев выше AС1, охлаждение в цикле в расплаве солей до 680-750oC с выдержкой при этой температуре, охлаждение в масле после нагрева в последнем цикле с отпуском, многократный нагрев осуществляют выше Aс1на 250-300oC с выдержкой 8-10 с на мм сечения , выдержку при охлаждении в цикле в расплаве солей провод т в течение 15-20 с на мм сечения , а отпуск выполняют при температуре 520-540oC три раза по 1 часу.

Техническим результатом является повышение эксплуатационной стойкости инструмента путем увеличения вторичной твердости, прочности и износостойкости.

Выполнение предлагаемого способа с такими режимами позволяет повысить вторичную твердость, прочность и износостойкость за счет дисперсионного твердения при отпуске. Чередующиеся повторения взаимного растворения - выделения между ферритокарбидной смесью и аустенитом - повышают легированность аустенита хромом, который обеспечивает повышение твердости инструментальной стали при высоком отпуске, образу карбиды Сr23С6и Сr7С3. При этом сохраняется мелкое зерно, обеспечивающее высокую прочность инструментальной стали, твердость и износостойкость.

В холодноштамповочном производстве широко применяются высокохромистые стали, в частности X12, Х12Ф1. Присутствие в структуре этих сталей большого количества карбидов хрома обеспечивает, с одной стороны, высокую износостойкость инструмента, а с другой - пониженную прочность, особенно в крупном сечении. Высока легированность сталей создает устойчивые к растворению карбиды. Многократный нагрев выше Aс1на 250-300oC является оптимальным, так как он необходим для увеличения растворения карбидов в аустените и усиления эффекта дисперсионного твердения при высоком отпуске.

Температура многократного нагрева выше Aс1менее чем на 250oC не обеспечивает растворение карбидной фазы в аустените, а температура многократного нагрева выше Aс1более чем на 300oС сопровождается значительным ростом зерна стали, следствием чего является снижение ее прочности и ударной вязкости.

Выдержка до 8-10 с на мм сечения при этом нагреве является оптимальной для полного прогрева изделия . Меньшая выдержка при нагреве недостаточна для растворения хрома в аустените, большая сопровождается ростом зерна.

Охлаждение в расплаве солей в течение 15-20 с мм обеспечивает протекание по всему сечению фазового наклепа и предотвращение выделения карбидной фазы из аустенита.

Выдержка в расплаве солей при охлаждении менее 15 с на мм сечения не обеспечивает протекание фазового наклепа по всему объему изделия, а более 20 с на мм - начинается выделение карбидной фазы из аустенита, которая снижает прочностные характеристики стали.

Многократный нагрев выше Aс1, на 250-300oС и охлаждение в цикле в расплаве солей до 680-750oС, определяемое областью наименьшей устойчивости аустенита против распада на феррито-перлитную смесь, формируют свехмелкозернистую структуру зерна стали. Это приводит к повышению прочности стали, а отпуск при температуре 520-540oС три раза по 1 часу способствует образованию вторичных карбидов типа Сr23С6и Сr7С3для хромистых сталей и дисперсионному твердению на максимальную величину твердости, а следовательно, повышению вторичной твердости, прочности и износостойкости инструмента (см. таблицу).

При температуре отпуска меньше 520oС не происходит вторичного твердения , а при повышении температуры отпуска более 540oС снижается вторична твердость вследствие коагуляции карбидов и разупрочнения стали.

Таким образом, повышение вторичной твердости, прочности и износостойкости позволяет повысить эксплуатационную стойкость штампов холодного деформирования . Способ термоциклической обработки высокохромистой инструментальной стали поясняется таблицей, в которой приведены механические свойства образцов из высокохромистых инструментальных сталей Х12М, Х12Ф1 после стандартной термообработки и термоциклической обработки по предлагаемому способу и способу-прототипу.

Способ термоциклической обработки высокохромистой инструментальной стали осуществляется следующим образом. Образцы из сталей Х12М, Х12Ф1 подогревают в расплаве хлористых солей при 840-860oC для предотвращения тепловых напряжений при фазовых превращениях. Затем эти образцы перенос т в другой расплав хлористых солей с температурой 1080-1100oС (выше Aс1на 250-300oС) с выдержкой 8-10 с на мм сечения образца при этой температуре. После этого образцы охлаждают до температуры 680-750oС путем переноса в третий расплав смеси хлористых солей с выдержкой 15-20 с на мм сечения при этой же температуре 680-750oС. Затем их вновь нагревают до 1080-1100oС (выше Aс1на 250-300oС путем переноса во второй расплав солей с выдержкой 8-10 секунд на мм сечения , охлаждают до 680-750oС путем переноса в третий расплав солей с выдержкой в течение 15-20 с на мм сечения и т.д. После третьего или четвертого (последнего) нагрева выше Aс1на 250-300oC с выдержкой 8-10 с на мм сечения образцы охлаждают в масле и выполняют отпуск на вторичную твердость при температуре 520-540oС три раза по одному часу.

Механические свойства образцов из высокохромистых инструментальных сталей Х12М, Х12Ф1 после термообработки и термоциклической обработки по предлагаемому способу и способу-прототипу